(57)【要約】  表面再結合による少数キャリアの損失を低減し、ライフタイムを向上させる半導体基板とするために、導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する水素処理工程と、酸添加剤およびアルカリ添加剤を添加した、ｐＨが７以下である温水に、前記ダングリングボンドを水素終端した前記半導体基板の表面を接触させる温水処理工程とを有する半導体基板の表面処理方法を行なう。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する水素処理工程と、
酸添加剤およびアルカリ添加剤を添加した、ｐＨが７以下である温水に、前記ダングリングボンドを水素終端した前記半導体基板の表面を接触させる温水処理工程とを有する半導体基板の表面処理方法。
【請求項２】
前記半導体基板として結晶シリコン基板を用いる請求項１に記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項３】
前記水素処理工程は、フッ酸溶液に前記半導体基板の表面を接触させて水素終端を行なう請求項１または２に記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項４】
前記温水として、ｐＨが５以上６以下の温水を用いる請求項１から３のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項５】
前記温水として、８０℃以上１００℃未満の温水を用いる請求項１から４のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項６】
前記温水として、硝酸、塩酸または硫酸からなる前記酸添加剤およびアンモニアまたは炭酸アンモニウムからなる前記アルカリ添加剤を添加した温水を用いる請求項１から５のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項７】
前記温水として、前記酸添加剤の濃度が１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の温水を用いる請求項１から６のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法を施した半導体基板であって、前記半導体基板の表面のダングリングボンドを水酸基終端している半導体基板。
【請求項９】
半導体接合領域を有するとともに、請求項１から７のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法を施した太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程と、
前記半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程とを有する太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法を施した太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程と、
前記半導体基板を用いて半導体接合領域を形成する接合領域形成工程と、
前記半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程とを有する太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の表面処理方法、それを施した半導体基板、および太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ダイオード、整流素子および太陽電池等の半導体デバイスは、半導体基板に対して、気相成長、酸化膜形成、不純物拡散および電極用金属膜の蒸着等の工程を施して製造されている。これらの各工程において、半導体基板に対する金属等の不純物による汚染は、半導体デバイスの電気特性に著しい影響を与える。【０００３】
そこで、前記各工程の前に半導体基板表面を充分に洗浄して、汚染を除去する必要がある。例えば特開平５−１３６１１２号公報に開示されているように、半導体基板の純水洗浄はｐＨ７以下の温純水を用いて行なわれている。【０００４】
しかしながら、上記洗浄を行なった場合でも、半導体基板中の少数キャリアのライフタイムは改善されることはなく、表面再結合による少数キャリアの損失を低減することはできていなかった。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、表面再結合による少数キャリアの損失を低減し、少数キャリアのライフタイムを向上させる半導体基板の表面処理方法、それを施した半導体基板、および太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一形態に係る半導体基板の表面処理方法は、半導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する水素処理工程と、酸添加剤およびアルカリ添加剤を添加した、ｐＨが７以下である温水に、前記ダングリングボンドを水素終端した前記半導体基板の表面を接触させる温水処理工程とを有する。
【０００７】
また、本発明の一形態に係る半導体基板は、上記の半導体基板の表面処理方法を施した半導体基板であって、前記半導体基板の表面のダングリングボンドを水酸基終端している。
【０００８】
また、本発明の一形態に係る太陽電池の製造方法は、半導体接合領域を有するとともに、上記の半導体基板の表面処理方法を施した太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程と、前記半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程とを有する。
【０００９】
また、本発明の一形態に係る太陽電池の製造方法は、上記の半導体基板の表面処理方法を施した太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程と、前記半導体基板を用いて半導体接合領域を形成する接合領域形成工程と、前記半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程とを有する。
【００１０】
上記半導体基板の表面処理方法、それを施した半導体基板および太陽電池の製造方法によれば、表面再結合による少数キャリアの損失を低減することができ、ライフタイムを向上させることができた半導体基板および太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係る太陽電池(両面電極型太陽電池素子)の製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ断面模式図である。
【図２】本発明の一形態に係る太陽電池(ヘテロ接合型太陽電池素子)の製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る半導体基板の表面処理方法、それを施した半導体基板、および太陽電池の製造方法の実施形態について、ウエット処理方法を例にとり詳細に説明する。
【００１３】
まず、半導体基板の表面処理方法で行なう基本工程について説明する。
【００１４】
半導体基板に対して、少なくとも水素処理工程と温水処理工程とを施す。水素処理工程では、半導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する。温水処理工程では、酸添加剤およびアルカリ添加剤を添加した、ｐＨが７以下である温水に、ダングリングボンドを水素終端した半導体基板の表面を接触させる。
【００１５】
ここで、水素処理工程は、特にフッ酸溶液に半導体基板の表面を接触させて行なうとよい。また、フッ酸溶液のほか、フッ化物を適宜混合した緩衝溶液、または金属イオン除去を目的とした無機酸および有機酸などの混合溶液に、半導体基板の表面を接触させて行なってもよい。
【００１６】
また、温水処理工程は、ｐＨが５以上６以下の温水に、半導体基板の表面を接触させて行なうとよく、さらに好適には８０℃以上１００℃未満の温水に、半導体基板の表面を接触させて行なうとよい。また温水として、硝酸、塩酸または硫酸からなる酸添加剤およびアンモニア、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、またはシアン化カリウムからなるアルカリ添加剤を添加した温水に、半導体基板の表面を接触させて行なうとよい。また、特に酸添加剤の質量濃度が１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の温水に、半導体基板の表面を接触させて行なうとよい。
【００１７】
次に、半導体基板の表面処理方法の具体的な工程について説明する。
【００１８】
準備する半導体基板としては、所定のドーパント元素（導電型制御用の不純物）を有して一導電型（例えば、ｐ型）を呈する単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板またはゲルマニウム基板等が用いられる。
【００１９】
まず、水素処理工程において、半導体基板の表面酸化層（自然酸化膜）を除去し、半導体基板の表面のダングリングボンドを水素で終端する。上記処理方法としては、ウエットエッチング処理またはドライエッチング処理を用いる。ウエットエッチング処理では、例えば、半導体基板をフッ酸溶液に浸漬することによって、半導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する。ここで、フッ酸溶液の質量濃度は０．０１〜５０％が好ましい。ドライエッチング処理では、半導体基板の表面に水素プラズマを照射することによって、表面酸化層が除去されて、半導体基板の表面のダングリングボンドを水素終端する。
【００２０】
次に、温水処理工程において、酸添加剤およびアルカリ添加剤を添加した、ｐＨが７以下である温水を満たした水槽に半導体基板を１０〜８０分程度浸漬させて、この温水に半導体基板の表面を接触させて処理する。
【００２１】
半導体基板は、上述した２つの工程を順次行なうことによって、表面再結合による少数キャリアの損失を低減することができて、少数キャリアのライフタイムを延ばすことができる。この理由は、半導体基板の表面酸化層および表面再構成層が除去されて、例えば半導体基板がバルクの結晶である場合は、その最表面に現れた結晶構造に水酸基が終端したことによって、界面準位密度が低減されて、表面再結合による少数キャリアの損失が低減されたからであると推測される。なお、表面再構成層とは結晶表面の最外層およびその下の数層に渡って、元のバルクとしての結晶構造とは異なる構造を持つ層である。
【００２２】
半導体基板の表面酸化層および表面再構成層の有無については、断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）観察による周期構造の有無および乱れから確認することができる。また、結晶構造への水酸基終端については、例えば３次元アトムプローブによる３次元マッピングなどによって確認することができる。
【００２３】
常温の水よりも温度が高い温水を用いることによって、水のイオン積が大きくなることから、水酸化物イオン濃度が増加し、半導体基板表面の水酸基終端が促進される。また、温水においては、溶存酸素量が低減されることから、半導体基板の表面酸化層の形成を低減することができる。温水は純水を加熱したものが好適に用いられ、その温度は８０℃以上１００℃未満とするとよい。また、温水として純水を煮沸して脱気したものを用いることがさらに好ましい。
【００２４】
温水に酸添加剤を添加することによって、水溶液の酸化還元電位をバルク結晶構造への水酸基終端に適した値に制御することができる。酸添加剤としては、硝酸、塩酸または硫酸からなる強酸、または、酢酸もしくは蟻酸等の弱酸が用いられる。特に、強酸は電離度が高いため、酸添加剤の添加量を少なくすることができるので好ましい。なお、酸添加剤としてフッ酸は使用しない。なぜなら、水酸基が再び水素置換されるためである。また、酸添加剤の温水中の質量濃度は１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下が好ましい。
【００２５】
さらに、温水にアルカリ添加剤を適量添加することによって、水溶液の酸化還元電位を水酸基終端に適した値に制御しつつ、温水中の水酸化物イオン濃度を適度に確保することができる。これにより、例えば半導体基板としてシリコン材料を用いた場合には、シリコンと水酸化物イオンとの反応（Ｓｉ＋４ＯＨ−→Ｓｉ（ＯＨ）４＋４ｅ−）によって、半導体基板の表面再構成層が除去される。また、半導体基板に吸着した金属不純物の一部は錯イオンとなって除去される。アルカリ添加剤としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、またはシアン化カリウムが用いられる。特に、アルカリ添加剤として炭酸アンモニウムを用いることによって、少数キャリアのライフタイムが著しく増大する。これは、炭酸イオンの加水分解で生じた水酸化物イオンによって、半導体基板の表面再構成層がより除去されやすくなり、半導体基板との反応に寄与するためと考えられる。また、酸添加剤とアルカリ添加剤を添加した温水のｐＨが７以下となるように、アルカリ添加剤の濃度は調整される。
【００２６】
また、半導体基板としてシリコン材料を用いた場合には、半導体基板の表面に形成されるシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）は弱酸性基であるため、温水のｐＨを７以下とすることによって、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）の形成を抑制することができ、半導体基板表面の水酸基終端を安定させることができる。
【００２７】
また、特に温水のｐＨは５以上６以下とすることによって、温水中の水酸化物イオンを確保できるため、処理時間を短くすることができるうえに、半導体基板表面の水酸基終端をより安定させることができる。
【００２８】
次に、温水から取り出した半導体基板を乾燥させる。その後、この半導体基板中の少数キャリアのライフタイムを測定するためには、μ−ＰＣＤ（Microwave Photo-Conductivity Decay）方式のライフタイム測定装置を用いる。後述するように、この半導体基板を、上記ライフタイム測定装置にて少数キャリアのライフタイムを実際に測定すると、上記の水素処理工程および温水処理工程を施さない半導体基板に比べて、ライフタイムが顕著に向上していることがわかった。
【００２９】
このような半導体基板に対して種々の工程を施すことによって半導体デバイスが作製される。以下に半導体デバイスの作製例について説明する。
【００３０】
まず、半導体デバイスとしてｐｎ接合領域を備えている太陽電池の製造方法を説明する。半導体基板の２つの主面のそれぞれの主面の上に互いに極性の異なる電極が配置された両面電極型太陽電池素子は、例えば以下のように作製される。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、一導電型の単結晶または多結晶のシリコンから成る半導体基板１１を準備する。この半導体基板１１は、例えばＢ（ボロン）などをドーパントとして用いた、比抵抗０．２〜２Ω・ｃｍ程度のｐ型基板が好適に用いられる。なお、半導体基板１１は、場合によってはｎ型を呈するｎ型基板を用いてもよいが、以下、半導体基板１１としてｐ型基板を用いた例を説明する。
【００３２】
半導体基板１１として単結晶シリコンを用いる場合は、まず、チョクラルスキー法などの引き上げ法などによってインゴットが作製される。半導体基板１１として多結晶シリコンを用いる場合は鋳造法などによってインゴトが作製される。多結晶シリコンは大量生産が可能である点で単結晶シリコンよりも有利である。以下、半導体基板１１として多結晶シリコンを用いた例について説明する。
【００３３】
多結晶シリコンのインゴットは、例えばワイヤーソーなどを用いて３５０μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下の厚み（例えば、１５０〜２００μｍ）にスライスして半導体基板１１とする。なお、半導体基板１１の表面に付着したスライス時の汚染層を清浄化するために、表面をＮａＯＨの溶液、ＫＯＨの溶液、またはフッ酸とフッ硝酸の混合溶液などを用いて、ごく微量エッチングすることが望ましい。
【００３４】
半導体基板１１の第１主面１１ａ側に、ドライエッチング法またはウェットエッチング法などを用いて、あるいはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置などを用いて、光反射率の低減機能を有する凹凸（粗面）構造を形成するのが好ましい。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、半導体基板１１の表面全体にｎ型層１２を形成する。ドーピング元素としてはＰ（リン）を用いることが好ましく、ｎ型層１２のシート抵抗は３０〜１５０Ω／□程度とする。これによって、ｎ型層１２とｐ型バルク領域１０との間にｐｎ接合部が形成される。
【００３６】
ｎ型層１２は、例えば、半導体基板１１を７００〜９００℃程度に加熱された炉内に設置した後に、この温度を維持しながら、拡散源として用いるガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）雰囲気中で２０〜４０分程度、気相熱拡散法などによって０．２〜０．７μｍ程度の厚みに形成される。
【００３７】
図１（ｃ）に示すように、半導体基板１１の第２主面１１ｂ側に形成されているｎ型層１２を除去して、第２主面１１ｂ側にｐ型バルク領域１０の露出面１３を形成する。このようにして、ｐ型バルク領域１０を露出させてｐｎ接合部の連続部分を分断する。露出面１３の形成は、例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板１１における第２主面１１ｂ側のみを浸してｎ型層１０ｂ側に形成されたｎ型層１２を除去することで行なう。その後に、ｎ型層１２を形成する際に半導体基板１１の表面に形成されたリンガラスを除去するために、半導体基板１１をフッ酸に浸漬し、その後洗浄して乾燥させる。
【００３８】
次に、この半導体基板１１をフッ酸溶液に浸漬させて水素処理工程を行なう。なお、この水素処理工程は、リンガラス除去のフッ酸処理と兼ねてもよい。その後、酸添加剤（硝酸）およびアルカリ添加剤（炭酸アンモニウム）を添加して、ｐＨを７以下とした温水に浸漬させて温水処理工程を行ない、その後、乾燥させる。このようにして、ｐｎ接合領域の半導体接合領域を有するとともに、水素処理工程および温水処理工程を施した太陽電池用の半導体基板を準備する。
【００３９】
以上のように、半導体接合領域（上記の例ではｐｎ接合領域）を有するとともに、半導体基板の表面処理方法を施した太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程を行なう。
【００４０】
図１（ｃ）に示すように、第１主面１１ａ側に反射防止膜１４を形成する。反射防止膜１４の材料としては、ＳｉＮｘ（窒化珪素）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＳｎＯ２またはＺｎＯなどを用いることができる。反射防止膜１４の厚さは、材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにする。例えば半導体基板１１の場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度にすればよい。反射防止膜１４の製法としては、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いることができる。
【００４１】
図１（ｄ）に示すように、半導体基板１１の第２主面１１ｂ側にパッシベーション膜１５を形成する。パッシベーション膜１５の材料は、ＳｉＮｘ（窒化珪素）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３などを用いることができる。パッシベーション膜１５の製法としては、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法またはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法などを用いることができる。
【００４２】
このように水素処理工程および温水処理工程を行ない、表面再構成層が除去された半導体基板の表面に反射防止膜１４またはパッシベーション膜１５を形成することによって、表面再結合をより低減することができて、出力特性の高い太陽電池素子を形成することができる。
【００４３】
また、反射防止膜１４およびパッシベーション膜１５を形成する前に、酸化シリコン膜を形成してもよい。この酸化シリコン膜は、硝酸酸化法によって、シリコン基板を硝酸溶液または硝酸蒸気で処理することで、シリコン基板の表面に形成してもよい。このように、シリコン基板の表面に薄い酸化シリコン膜を形成することによって、パッシベーション効果をさらに高めることができる。例えば、シリコン基板を、濃度６０質量％以上の加熱した硝酸溶液内に浸漬するか、または、濃度６０質量％以上の硝酸溶液を沸騰するまで加熱して発生した硝酸蒸気内にシリコン基板を保持することで、シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成することができる。
【００４４】
図１（ｅ）に示すように、第１主面１１ａ側の電極（バスバー電極およびフィンガー電極）１６と第２主面１１ｂ側の電極（バスバー電極およびフィンガー電極）１７とを銀等のペーストをスクリーン印刷法などによって塗布した後に焼成して形成する。このようにして、半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程を行なう。
【００４５】
以上により作製した両面電極型太陽電池素子によれば、半導体基板の表面再結合による少数キャリアの損失を低減することができ、少数キャリアのライフタイムを大幅に延ばすことができるので、光電変換効率を向上させることができる。
【００４６】
なお、太陽電池素子として、半導体基板の裏面側に互いに極性が異なる電極を並設したようなバックコンタクト型の太陽電池素子についても、上記の両面電極型太陽電池素子と同様な効果を期待することができる。
【００４７】
次に、半導体デバイスの他の例としてｐｉｎ接合領域を有する太陽電池について説明する。このような太陽電池としてヘテロ接合型太陽電池素子を例にとり以下に説明する。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、例えば、厚みが２００μｍであり、導電型がｎ型の単結晶からなるシリコン基板である半導体基板２１を上述した方法と同様にして準備する。そして、この半導体基板２１をフッ酸溶液に浸漬させて水素処理工程を行なう。その後、酸添加剤（例えば硝酸）およびアルカリ添加剤（例えば炭酸アンモニウム）を添加して、ｐＨを７以下とした温水に、半導体基板２１を浸漬させて温水処理工程を行ない、その後、半導体基板２１を乾燥させる。このようにして、太陽電池用の半導体基板を準備する基板準備工程を行なう。
【００４９】
次に、ｐｉｎ接合領域の半導体接合領域を形成する接合領域形成工程を行なう。まず、図２（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ装置を用いて上記処理を施した半導体基板２１の一主面側に、ｉ型の水素化アモルファスシリコン層２２と、その上に配置するｐ型の水素化アモルファスシリコン層２３とを形成する。
【００５０】
次に図２（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ装置を用いて、半導体基板２１の一主面の裏面にあたる他主面側にｉ型の水素化アモルファスシリコン層２４と、その上に配置するｎ型の水素化アモルファスシリコン層２５とを形成する。
【００５１】
次に、半導体基板の上に出力取出し用の電極を形成する電極形成工程を行なう。図２（ｄ）に示すように、スパッタ装置を用いてｐ型の水素化アモルファスシリコン層２３およびｎ型の水素化アモルファスシリコン層２５のそれぞれの上に、ＩＴＯまたはＺｎＯ等からなる透明導電層２６，２８を形成する。さらに、透明導電層２６，２８のそれぞれの上に、スクリーン印刷法によって銀等からなる熱硬化型導電性ペーストを所望の形状に塗布して、その後、１５０〜２００℃程度に加熱して表面電極２７および裏面電極２９を形成する。
【００５２】
以上のように作製したヘテロ接合型太陽電池素子によれば、シリコン基板１の表面再結合による少数キャリアの損失を低減することができ、少数キャリアのライフタイムを大幅に延ばすことができるので、光電変換効率を向上させることができる。
【００５３】
なお、本実施形態の半導体基板のウエット処理は、半導体基板の表面に機能用の膜を形成する前に行なわれることが好ましい。なぜなら、機能用の膜と半導体基板との良好な接合界面を形成することができるからである。
【００５４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、多くの修正および変更を加えることができる。例えば、太陽電池として主に両面電極型太陽電池素子およびヘテロ接合型太陽電池素子を例にとり説明したが、これらの太陽電池素子に限定されない。また、半導体基板の好適例としてシリコン基板を例にとり説明したが、シリコン基板に限定されない。
【００５５】
また太陽電池は、例えば、上述した太陽電池素子を複数備えている太陽電池モジュールであってもよい。つまり、単独の太陽電池素子の出力が小さい場合、複数の太陽電池素子を直列などに接続することで太陽電池モジュールが構成される。太陽電池モジュールは、例えば、ガラスなどの透明部材と、透明のＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などからなる表側充填材と、配線部材によって隣接する太陽電池素子の電極を接続して成る複数の太陽電池素子と、ＥＶＡなどからなる裏側充填材と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）または金属箔をＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）で挟みこんだ裏面保護材とを主として備えるものである。本実施形態の半導体基板をこのような太陽電池モジュールに適用すれば、従来よりも光電変換効率が高い優れた太陽電池モジュールにすることができる。
【実施例】
【００５６】
次に、半導体基板の実施例について説明する。【００５７】
まず、厚みが３００μｍのｎ型の単結晶シリコン基板を準備した。そして、濃度が０．５質量％のフッ酸溶液の槽にシリコン基板を５分間浸漬させて水素処理工程を行なった。【００５８】
次に、１００ｍｌの純水に濃度が６０質量％の硝酸を０．１２ｍｌ添加して酸添加剤を作製した。また、１００ｍｌの純水に濃度が３０質量％アンモニア水を０．０４ｍｌ添加してアルカリ添加剤を作製した。さらに、アンモニア水からなるアルカリ添加剤とは別に、濃度が０．１質量％の炭酸アンモニウム水からなるアルカリ添加剤を作製した。【００５９】
次に、３０分間煮沸した純水に上記酸添加剤を１．４ｍｌ添加して、さらに所定のｐＨとなるように上記アルカリ添加剤を添加して、種々のｐＨの温水となるように調整した（ｐＨ４〜７）。なお、アンモニア水からなるアルカリ添加剤を使用した試料はＮｏ．１〜５であり、炭酸アンモニウム水からなるアルカリ添加剤を使用した試料はＮｏ．６である。【００６０】
そして、各ｐＨの温水（温度９８℃）にシリコン基板を４０分間浸漬させて温水処理工程を行なった。その後、乾燥させた後に、μ−ＰＣＤ方式ライフタイム測定装置によってシリコン基板の少数キャリアのライフタイムτを測定した（試料Ｎｏ．１〜６）。【００６１】
また、試料Ｎｏ．７は比較例であり、上記ウエット処理を行なわなかったシリコン基板の少数キャリアのライフタイムτを上記と同様にして測定した。【００６２】
また、上記シリコン基板を用いて両面電極型太陽電池素子を作製した。具体的には、ｎ型の単結晶からなるシリコン基板の第１主面側に、ウエットエッチング法を用いて凹凸構造を形成した。次に、シリコン基板中にボロン原子を拡散させて、シート抵抗が９０Ω／□程度となるｐ型層を形成した。なお、第２主面側に形成されたｐ型層はフッ硝酸溶液で除去した。その後、この際に生じたボロンガラスをフッ酸溶液で除去した。【００６３】
次に、上記各条件で温水処理工程を施した後に、第１主面および第２主面側にはプラズマＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜からなる反射防止膜およびパッシベーション膜を形成した。【００６４】
次に、第１主面側には銀ペーストをバスバー電極とフィンガー電極とのパターンに塗布した。また、第２主面側にはアルミニウムペーストをフィンガー電極のパターンに塗布して、さらに、銀ペーストをバスバー電極のパターンに塗布した。その後、これらのペーストのパターンを焼成することによって、出力取出し用の電極を形成して太陽電池素子を作製した。なお、第１主面側の電極および第２主面側の電極のうちフィンガー電極はファイヤースルー法によって、それぞれ半導体基板とコンタクトをとった。【００６５】
以上のようにして作製した太陽電池素子の光電変換効率ηを測定して評価した。この測定はＪＩＳ Ｃ ８９１３に基づいて、ＡＭ（Air Mass）１．５および１００ｍＷ／ｃｍ２の照射の条件下にて行なった。【００６６】
これらの測定結果を表１に示す。【００６７】
【表１】
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【００６８】
表１の結果からわかるように、温水のｐＨが４〜７の試料Ｎｏ．１〜６のライフタイムτは６．５〜１３９．４μ秒であり、比較例の試料Ｎｏ．７の２．０μ秒に比べて３倍よりも長いことを確認した。特に、ｐＨ５以上６以下の温水によって処理した試料Ｎｏ．２〜５のライフタイムτは８８．３〜２３８．４μ秒であり、試料Ｎｏ．７に比べて格段に長いことを確認した。また、試料Ｎｏ．３と試料Ｎｏ．６とを比較すると、アルカリ添加剤として炭酸アンモニウムを用いることによって、さらにライフタイムτが向上すること確認した。また、試料Ｎｏ．１〜６の光電変換効率ηは１７．０６〜１７．１８％であり、比較例の試料Ｎｏ．７の１６．９５％に比べて高いことを確認した。
【符号の説明】
【００６９】
１０：ｐ型バルク領域
１１，２１：半導体基板
１１ａ：第１主面
１１ｂ：第２主面
１２：ｎ型層
１４：反射防止膜
１５：パッシベーション膜
１６：第１主面側の電極
１７：第２主面側の電極
２２，２４：ｉ型の水素化アモルファスシリコン層
２３：ｐ型の水素化アモルファスシリコン層
２５：ｎ型の水素化アモルファスシリコン層
２６，２８：透明導電層
２７：表面電極
２９：裏面電極
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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